PEMBUATAN PERANGKAT PENGUKURAN TEKANAN BAGIAN

(1)

~

batan

PRO SIDING SEMINAR

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Yogyakarta, 11 September 2013

PEMBUATAN PERANGKAT PENGUKURAN TEKANAN BAGIAN

un HEATING-02 BERBASIS REALTIME

Giarno, Kussigit Santosa, Agus Nur Rachman, G.B. Hem K

Pusat Teknologi Reaktor Dan Keselamatan Nuklir - BATAN

[email protected]

ABSTRAK

PEMBUATAN PERANGKAT PENGUKURAN TEKANAN BAGIAN UJI HEATING-02 BERBASIS REAL TIME. Dalam rangka modifikasi Instalasi untai up BETA yang diintegrasikan dengan Bagian Vji Hea TiNG-02 menjadi loop tertutup, maka diperlukan sebuah sistem tambahan yang dapat mengukur perubahan tekanan pada sistem loop tertutup ini. Dengan pembuatan perangkat pengukuran untuk sistem tekanan pada bagian uji Hea TiNG-02 diharapkan pene/iti dapat memonitor perubahan tekanan yang terjadi pada sistem tersebut.

Pembuatan perangkat pengukur tekanan ini menggunakan metodologi pembuatan simulasi, penyiapan perangkat keras dan perangkat lunak dan up fungsi. Pembuatan simulasi dengan menggunakan alat ukur sumber arus HIOKI DC Signal Source, penyiapan perangkat pengukuran tekanan memerlukan perangkat keras diantaranya adalah pressure transducer, NI cRIO-9074, modul analog NI 9203, Komputer dan perangkat lunak LabVIEW 2011 sebagai pemrogramnya. Pada proses up fungsi metode yang dipakai adalah memberikan simulasi arus pada modul NI 9203 yang terhubung dengan NI cRIO-9074 . Pemberian arus disesuaikan dengan spesifikasi- pressure transducer yaitu 4mA sid 20mA. Berdasarkan hasH up fungsi didapatkan nilai arus terendah 4,00mA = 0,001Bar, dan nilai arus tertinggi 20,00mA = 4.995 Bar. Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan Iinier diperoleh Nilai koefisien korelasi (~) sebesar 0.999, sehingga terbukti bahwa perubahan tekanan pada LabVIEW dipengaruhi oleh perubahan arus. Hasil yang diperoleh dari kegiatan iNI adalah sebuah perangkat yang dapat mengukur tekanan pada bagian up Hea TiNG-02.

Kata Kunci: pengukuran tekanan, untai up BETA, HeaTiNG-02, LabVIEW

ABSTRACT

THE MAKING OF PRESSURE MEASUREMENT DEVICE ON HEA T1NG-02 BASED REALTIME. In order to modify the installation strand BETA Test Section Test integrated with heating-02 into a closed loop, it would require an additional system that can measure pressure changes in the closed-loop system. By making the measurement device to test the system pressure at the heating-expected 02 researchers can monitor the pressure changes that occur in the system. The pressure gauge device fabrication using manufacturing simulation methodology, the preparation of the hardware and software and test functions. Manufacturing simulation using measuring devices HIOKI DC current source Signal Source, preparation of pressure measurement devices require hardware such as pressure transducers, NI cRIO-9074, NI9203 analog module, Computer and software LabVIEW 2011 as pemrogramnya. In the test process function method is used to provide flow simulation module that is connected to the 9203 NI NI cRIO-9074. Current provision tailored to the specifics pressure transducer is 4mA sid 20mA. Based on the test results obtained function value of the lowest current is 4.00 mA = 0.001 bar, and the highest current value of 20.00 mA = 4995 bar. From the results of calculations using the linear equations obtained correlation coefficient (~) of 0.999, so it is evident that the pressure changes in LabVIEW is affected by changes in flow. The results obtained from this activity is

a

device that can measure the pressure in the heating-02 test.

Keywords: Pressure measurement, BETA Test Loop, HeaTiNG-02, LabVIEW

(2)

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Yogyakarta, 11 September 2013

PENDAHULUAN

~

batan

F

^asilitasterdapat di Bidang Operasi Fasilitas mencakuptermohidrolika eksperimental yang peralatan yang besar dan kompleks sehingga membutuhkan perawatan, perbaikan dan pengembangan yang berkesinambungan. Arah pengembangan diprioritaskan pada fasilitas termohidrolika eksperimental skala menengah dan ked!. Pada tahun 2012 pengembangan diarahkan pada untai uj i BET A dengan mengintegrasikan dengan bagian uji HeaTiNG-02[1].

Untai uji BETA merupakan sebuah perangkat yang dapat mensirkulasikan laju alir air dalam sebuah loop dengan variasi temperatur.

Sedangkan bagian uji HeaTiNG-02 peralatan untuk uji cob a perpindahan panas pada celah sempit.

Bagian uji HeaTiNG-02 memerlukan sirkulasi air pada saat 4ii eksperimennya, sehingga dibutuhkan sebuah integrasi dengan untai 4ii BETA[2J.

Dalam rangka modifikasi instalasi untai uji BETA yang diintegrasikan dengan bagian uji HeaTiNG-02 menjadi loop tertutup, maka proses pengguyuran air yang semula langsung dituangkan ke bagian uji HeaTiNG-02[3I, maka setelah terintegrasi pendinginan dapat dilakukan langsung terhubung dengan UUB. Dengan demikian diperlukan sebuah sistem tambahan yang dapat mengukur perubahan tekanan pacta sistem loop tertutup ini. Untuk memudahkan dalam pembacaan tekanan pada proses pengukuran maka perlu dibuat sebuah aplikasi yang dapat menampilkan hasil pengukuran tekanan. Dengan menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2011 diharapkan dapat dibuat sebuah perangkat monitoring tekanan.

Metodologi yang digunakan adalah dengan cara pembuatan simulasi perangkat pengukuran tekanan dengan alat ukur sumber arus kemudian disiapkan perangkat keras dan perangkat lunak LabVIEW lalu dilakukan uji fungsi terhadap perangkat pengukuran tekanan.

TINJAUAN PUST AKA NI cRIO-9074

NI cRIO-9074 merupakan modul utama yang mengendalikan dan mengontrol komunikasi semua modul yang ada serta dilengkapi fasilitas untuk komunikasi dengan komputer. Untuk menghubungkan NI cRIO-9074 ke komputer membutuhkan kabel RJ45 yang dihubungkan ke port LAN komputer, perangkat ini memiliki 8 slot untuk menambahkan modul tambahan seperti di tampilkan pada Gambar 1[41.

Gambar 1. Modul NI cRIO-9074 Modul Analog NI 9203

Modul Analog NI 9203 merupakan modul yang mampu membaca arus dari 4 mA sampai dengan 20 mA. Modul ini memiliki 8 kanal untuk inputnya. Modul ini digunakan untuk membaca arus listrik yang keluar dari sensor[5J. Pada untai uji BET A sensor yang digunakan untuk mengukur tekanan adalah pressure transducer. Sensor ini mempunyai output berupa arus listrik 4 mA - 20 mA dengan rentang tekanan 0-5 Bar. Modul analog NI 9203 ditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Modul NI analog 9203 Perangkat Lunak LabVIEW 2011

Agar output dari pressure transducer dapat terbaca di komputer maka perlu dibuat programnya.

Pemrograman NI cRIO-9074 dan modul analog NI 9203 menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2011[61• Tampilan perangkat lunak LabVIEW di tampilkan pada Gambar 3.

TAT A KERJA

Pembuatan perangkat pengukuran tekanan pada bagian uji HeaTiNG-02 di lakukan dengan cara sebagai berikut:

• Merangkai modul analog NI 9203 dengan NI cRIO-9074.

• Menghubungkan modul NI cRIO-9074 ke komputer menggunakan kabel RJ45.

• Menghubungkan Hioki DC Signal Source ke kanal modul NI 9203.

• Menyiapkan perangkat lunak LabVIEW untuk membuat pemrograman pembacaaan arus.

• Uji fungsi program yang telah dibuat dengan menggunakan sistem yang yang telah dibangun.

Buku II hal. 302 ISSN 1410 - 8178 Giarno, dkk

(3)

@>

batan

1iJ--"

'W~~,--'-"""",,,,"

0 __..

'-

_{¥- ••}_{ww •.•••••}*""".>~

~^...",-"-..,,.~-...,~.~

••._••·~·_w>•••"'~~ ....•

• _""""..._ ••• _J."

.t~ ...

11&.;o#~,

t>-.- ••.,

PRO SIDING SEMINAR

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Yogyakarta, 11 September 2013

Pressure Tranduser

Monitor

Gambar 5. Skema blok rangkaian sistem pengukur tekanan di UUB terintegrasi dengan HeaTiNG-02

Hioki DC Signal Source

Gambar 3. Perangkat lunak LabVIEW 2011

HASIL DAN PEMBAHASAN

Rangkaian instrumentasi yang digunakan pada sistem pengukuran tekanan 'di untai uji BETA yang terintegrasi dengan HeaTiNG-02 terdiri dari blok input, proses, output. Blok input berupa pressure transducer. Blok proses menggunakan NI cRIO-9074 dengan modul analog NI 9203. Pada blok output menggunakan sebuah perangkat komputer. Berikut diagram alir pemrograman:

I Input I ^Proses I OutPut I

NI 9074^AD

-

^NI9203

I -

Ai

-

^A2

-

^A3

-

^A4

-

^AS

-

^A6

-

^A7

-

^PC

Gambar 4. Diagram alir pemrograman LabVIEW Sedangkan blok rangkaian sistem pengukur tekanan di UUB terintegrasi dengan HeaTiNG-02 dapat dilihat pada Gambar 5.

Uji fungsi pada rangkaian ini dilakukan dengan mengganti blok input yaitu pressure transducer dengan Hioki DC Signal Source. Hioki DC signal Source digunakan sebagai pengganti suplai arus dari pressure transducer. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah polaritas arus yang dihubungkan ke modul analog NI 9203 tidak boleh terbalik. karena arus nantinya akan terbaca negatif dan dapat merusak modul.

Rangkaian instrumentasi pengujian perangkat pengukuran dengan simulasi arus

Seperti telah dibahas sebelumnya bahwa modul NI 9203 akan membaca output dari pressure transducer tetapi masih dalam bentuk arus. Karena diinginkan tampilan berupa satuan tekanan (bar) maka diperlukan sebuah persamaan untuk mengkonversi nilai arus (mA) menjadi satuan tekanan (bar), yaitu:

y=ax+b (1)

]ika x adalah tekanan dan y adalah arus maka : x,y = 0,4 dan XI,YI =5,20

(4)

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Yogyakarta, 11 September 2013

©>

batan

Dimana rentang tekanan dari 0 sampai 5 Bar, dan arus dari 4 sampai 20 mA.

Mencari nilai :

a

=

l:1y

=

(y-y1)

=

(4-20)

=

(-16)

=

3,2

!:J.X

(X-Xl) (0-5) (-5)

dan nilai : b=y-ax

b=4 - (3,2 x0) b=4

maka didapat : y = ax+ b,

y =3.2x + 4 (2)

Dari persamaan (1) dapat dicari nilai tekanan (x) sebagai berikut :

x = (y-4)

3,2 ⁽³⁾

Tabel 1. Hasil pengujian modul NI 9203 dengan simulasi pemberian arus

Hioki Labview

No

Arus Arus

Tekanan (mAl

(mA) (Bar) 1

4 3.990.001 2

5 4.990.311 3

6 5.990.623 4

7 6.990.935 5

8 7.991.248 6

9 8.991.56 7

10 9.991.872 8

11 10.992.185 9

12 11.992.497 10

13 12.992.809 11

14 13.99.3.122 12

15 14.993.433 13

16 15.983.746 14

17 16.984.058 15

18 17.984.371 16

19 18.984.683 17

20 19.984.995

Mencari persamaan Linier :

a = (~v) (~x2) - (~x) (~XV) (4)

n(u2) -

(~xy

a = -8669.184 6936 a = -1.2498824

D

Gambar 7. Program pengukur tekanan bagian uji HeaTiNG-02

Pada program Lab VIEW untuk pengukuran tekanan yang ditunjukkan pada Gambar 7, semua kanal pada NI 9203 telah disiapkan untuk menerima masukan dari sensor tekanan (pressure transducer).

Kemudian masing-masing kanal akan di tampilkan pada chart grafik dan juga tampilan arus yang sebelumnya telah di konversi oleh persamaan matematika yang telah dibuat untuk. merubah arus menjadi tekanan. Pada uji fungsi ini hanya satu kanal yang disimulasikan karena dianggap telah mewakili 7 kanal yang lainnya .

b= "(Lxv) - (~x) (~V) n(Lx2)_ (~X)2

b = 2165.698 6936

b = 0.31224

Y =a+ bX

Y = -1.24988 +0.31224X

... (5)

... (6)

(5)

~

batan

PRO SIDING SEMINAR

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Yogyakarta, 11 September 2013

Tabel 2. Hasil perhitungan persamaan linier

Hioki LabVIEW No (Arus)(Tekanan)^XY^Y2 _X2 X

Y

1

4.000.0010.0016.000.00 2

5.000.3111.5625.000.10 3

6.000.6233.7436.000.39 4

7.000.9356.5549.000.87 5

8.001.2489.9864.001.56 6

9.00 1.5614.0481.002.43 7

10.001.87218.72100.003.50 8

11.002.18524.04121.004.77 9

12.002.49729.96144.006.24 10

13.0036.522.809169.007.89 11

14.0043.713.122196.009.75 12

15.00225.003.43351.5011.79 13

16.003.746256.0059.9414.03 14

17.004.058289.0068.9916.47 15

18.004.371324.0078.6819.11 16

19.004.683361.0088.9821.93 17

20.004.995400.0099.9024.95 Total

204.002856.00636.7842.45145.77

... (7)

r= 2165.698

2165.6982 r = 0.999999919

Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan persamaan linier didapatkan bahwa koefisien korelasi (R2) mendekati +I, yang artinya X dan Y memiliki korelasi yang tinggi, sehingga hasil uji fungsi dapat diterima.

Dari hasil pengujian pada Tabel 1 didapatkan bahwa modul NI 9203 dapat bekerja dengan baik karena dapat membaea arus yang dikeluarkan Hioki DC Signal Source. NI 9074 dan perangkat lunak Lab VIEW juga dapat bekerja dengan baik karena dapat mengirimkan dan menerima serta menampilkan data dari modul NI 9203. Untuk tampilan antarmuka tekanan pad a

bagian uji HeaTiNG-02 dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Tampilan antarmuka tekanan pada bagian uji HeaTiNG-02

KESIMPULAN

Telah dibuat sistem pengukuran tekanan pada bagian uji HeaTiNG-02 menggunakan modul NI eRIO-9074, modul analog NI 9203, dan perangkat lunak LabVIEW, berdasarkan hasil uji fungsi alat pengukuran tekanan pada bagian uji HeaTiNG-02 dapat menampilkan data dengan baik, hal ini ditegaskan dari hasil perhitungan menggunakan persamaan linier pada Tabel 2 yang menunjukkan adanya korelasi antara arus dan tekanan dengan nilai koefisien korelasi (R2) = 0,999. Maka perangkat beserta program yang dibuat dinyatakan berfungsi dengan baik.

UCAPAN TERIMAKASIH

Kami ueapkan terima kasih kepada Kepala Bidang Pengkajian dan Analisis Keselamatan Reaktor yang memberi kepereayaan untuk mengoperasikan perangkat keras National Instruments dan perangkat lunak Lab VIEW kepada BOFa.

DAFTAR PUSTAKA

1. GIARNO dkk, Evaluasi Sistem Instrumentasi Pengukuran Tekanan dan Temperatur Bagian Uji HeaTiNG-02, Laporan Teknis 2012.

2. KHAIRUL HANDONO, Dkk. Studi

Eksperimental Pengaruh Laju Alir Pada Keeepatan Reflooding, Prosiding Seminar Nasional ke-14 Teknologi dan Keselamatan

(6)

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Yogyakarta, 11 September 2013

PLTN Serta Fasilitas Nuklir, Bandung, 5 Nopember 2008.

3. MULYA JUARSA dkk, Laporan Akhir PIRD, Studi Perpindahan Panas pada Celah Sempit {Plat}, KNRT, 2008.

4. NONAME, Operating Instructions And Specifications CompactRIOtm cRIO-9074, Edisi Januari 2011

5. NONAME, Operating Instructions And Specifications NI 9203, Edisi Januari 2011 6. NONAME, Tutorial, manual LabVIEW. Edisi

Januari 2011

Tanya Jawab

Endah Putri Handayani

~ Proses detail pengukuran tekanan pada heating 02?

Giarno

~ Sensor dipasang di pipa inlet bagian uji heating 02, PTI sensor dihubungkan Ni CRiO 9074 dan Ni 9203 kemudian diteruskan untuk dibaca di monitor untuk membaca tekanan secara langsung.